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海拉尔油田污水处理与控制技术分析

 论文栏目:污水处理论文     更新时间:2017/3/17 10:17:11   

摘要:针对海拉尔油田贝28作业区含油污水处理系统管道内腐蚀严重的问题,通过现场管道挂片取得腐蚀产物,并对其进行能谱分析,同时在各取样点选取污水进行水质检测。经研究得知,该系统的腐蚀主要由硫酸盐还原菌引起。根据腐蚀原因,通过室内实验研制出兼具杀菌功能的缓蚀剂CI-1008,在德二联合站开展缓蚀剂工业性现场试验。添加缓蚀剂后,污水处理系统腐蚀速率由0.316mm/a降至0.039mm/a,缓释效率高达87.7%,有效地控制了含油污水处理系统的腐蚀问题。

关键词:海拉尔油田;污水处理;腐蚀;缓蚀剂

海拉尔油田贝28作业区含油污水处理系统采用的是悬浮污泥过滤工艺(SSF);作业区还有返排液处理站,来液为压裂返排液,同样采用悬浮污泥过滤工艺(SSF),每年5—9月份期间运行。整个污水处理系统防腐措施仅为内置防腐涂层,建站2年后管线开始泄漏,维修措施为焊补、小规模更换管线,3年后腐蚀程度加剧,最严重时每天都需焊补管线,给油藏注水造成了不利影响。为研究海拉尔油田污水处理系统综合防腐措施,选取腐蚀严重并具有代表性的贝28作业区德二联合站污水处理系统为研究对象,对不同工艺段的水质进行试验和分析,确定污水系统腐蚀的主要影响因素,针对腐蚀主要影响因素开展药剂研制,经过工业化现场应用试验,开发出适合海拉尔油田污水处理系统的化学法腐蚀控制技术。

1管道挂片及结果分析

为了准确测定污水系统处理介质的腐蚀性,需要在现场管道内进行挂片。目前常用的管道挂片法均需在管道上开孔,挂片结束后开孔位置容易泄漏,破坏管道的整体性,给生产带来不利影响,且挂片数量较少,不利于研究工作的进行。为此对管道挂片法腐蚀速率监测技术进行改进,研制出无损管道挂片实验装置[1],采用在注水泵前过滤器的位置将挂片筒置入管道内的方法,试片材质选择与管道相同的20#碳钢,检测污水处理系统不同时期的腐蚀情况,挂片周期为90天。无返排液期间和有返排液期间的污水系统现场管道挂片腐蚀形貌见图1。由图1可知,试片表面附着较厚的黑色腐蚀产物,质地疏松。有返排液时,腐蚀更为严重。计算不同时期现场管道挂片腐蚀速率,无返排液时期污水处理系统腐蚀速率为0.220mm/a;因返排液会加快腐蚀速率,有返排液时期腐蚀速率增加至0.451mm/a。每年压裂返排液回注时间为5个月,对腐蚀速率进行加权平均,计算平均腐蚀速率,得出污水系统腐蚀速率为0.316mm/a。对附有腐蚀产物的试片表面进行能谱分析,不同位置检测结果见图2至图3。可以看出,腐蚀试片表面有部分较为致密的腐蚀产物层,该层下方为疏松的腐蚀产物,表面腐蚀产物层由O元素和Fe元素组成,不存在S元素(图2),而疏松的腐蚀产物部分有明显的S元素存在(图3)。腐蚀产物中S元素的存在,是典型的硫酸盐还原菌腐蚀产物,表明硫酸盐还原菌参与污水系统腐蚀,腐蚀主要以微生物代谢腐蚀为主[2-3]。

2水质分析

在污水沉降罐进水至注水泵前各取样点进行取样分析,检测其硫化物含量、硫酸盐还原菌含量、pH值、溶解氧及电导率值,现场各工艺段水质分析数据见表1。由表1数据可知,在污水处理流程中滋生了大量的硫酸盐还原菌,从进水的1.3×102mL-1上升至出水的0.7×105mL-1,回注水中细菌含量严重超标;产生了高浓度的硫化物,回注水中硫化物浓度可达25.34mg/L;与此同时,水质中溶解氧含量和电导率较低,且无明显波动,溶液呈中性。结合腐蚀产物分析结果,表明污水处理系统主要为细菌腐蚀。

3缓蚀剂的研制及应用

污水处理系统的腐蚀主要由细菌引起,因此在室内研制兼具杀菌效果的缓蚀剂,并优化其加药量。由于污水系统中硫酸盐还原菌达0.7×105mL-1,依据前期杀菌剂研究成果,杀菌组分浓度需达50mg/L[4],固定杀菌组分浓度后,复合缓蚀组分,用量优化结果如图4所示。由图4可知,当缓蚀组分浓度达到50mg/L时,缓蚀效果较好,继续增加缓蚀剂浓度,对腐蚀速率降低贡献不大。因此认为,杀菌组分和缓蚀组分比例为1∶1,即可形成兼具杀菌功能的缓蚀剂CI-1008,加药浓度为100mg/L。污水系统中,细菌和硫化物的共同作用导致水腐蚀性增强,所以兼具杀菌效果的缓蚀剂能有效降低污水系统注入水的腐蚀性,降低加药成本。

4工业性现场试验

在海拉尔油田贝28作业区德二联合站进行污水处理系统工业性现场试验,加药点位于污水净化水罐后,加药浓度为100mg/L,在注水泵过滤器前管段内进行挂片。分别在有返排液时期和无返排液时期开展工业性现场试验,不同时期腐蚀速率和缓蚀效率见表2,有返排液时期现场挂片腐蚀形貌见图5。工业性现场试验结果表明,兼具杀菌功能的缓蚀剂CI-1008既能降低成本,又能取得较好的缓蚀效果,添加药剂后系统腐蚀速率从0.316mm/a降至0.039mm/a,缓蚀效率为87.7%。

5结论

(1)在海拉尔油田贝28作业区污水处理系统中,硫酸盐还原菌产生的硫化氢导致水腐蚀性增强。(2)研制兼具杀菌功能的缓蚀剂CI-1008,现场应用取得良好的缓蚀效果,加药浓度为100mg/L时,系统腐蚀速率从0.316mm/a降至0.039mm/a,缓蚀效率为87.7%。

参考文献

[1]郑润芬,刘威,贾庆,等.无损管道挂片实验装置:201420336874.X[P].2014-06-23.

[2]孙彦吉.海拉尔油田注水管道内腐蚀原因分析及对策[J].腐蚀与防护,2013(2):180-182.

[3]贾庆.海拉尔油田注水系统腐蚀控制技术[J].油气田地面工程,2015,34(12):78-79.

[4]刘威.杀菌剂交替投加细菌控制技术[J].油气田地面工程,2015,34(10):108-110.

作者:郑润芬

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